Propuesta de un diseño en probadora para minimizar las ...

CENTRO DE ENSEÑANZA TÉCNICA Y SUPERIOR

Colegio de Ingeniería

Dirección de Posgrado

Campus Mexicali

Proyecto de Ingeniería e Innovación

Propuesta de un diseño en probadora para minimizar las fallas provocadas por las mediciones EVM en la prueba de semiconductores de la familia 857XX

Para obtener el grado de

Maestro en Ingeniería e Innovación

Presenta

Eric Ramsés Flores González

Director de proyecto: Dra. Dania Licea Verduzco

Co-director de proyecto: MC. Cristóbal Capiz Gómez

Asesor Industria: Mtro. Zelman Hernández Castro

Mexicali, Baja California. Diciembre de 2018

CENTRO DE ENSEÑANZA TÉCNICA Y SUPERIOR

Colegio de Ingeniería

Dirección de Posgrado

Campus Mexicali

Proyecto de Ingeniería e Innovación

Propuesta de un diseño en probadora para minimizar las fallas provocadas por las mediciones EVM en la prueba de semiconductores de la familia 857XX

Para obtener el grado de

Maestro en Ingeniería e Innovación

Presenta

Eric Ramsés Flores

Director de proyecto: Dra. Dania Licea Verduzco

Co-director de proyecto: MC. Cristóbal Capiz Gómez

Asesor Industria: Mtro. Zelman Hernández Castro

Comité evaluador:

____________________ _____________________ _______________________

Dra. Karla Garduño P. Dr. Jesús E. Mora R. Dr. Miguel A. Salinas Yáñez

Mexicali, Baja California. Diciembre de 2018

i

Agradecimiento y dedicatorias

El amor recibido, la dedicación y la paciencia con la que cada día se preocupaban mis

padres por mi avance y desarrollo de esta tesis, es simplemente único.

Gracias a mis padres por brindarme su apoyo en cada momento de mi vida, por darme

su amor incondicional, por alentarme a ser mejor en cada momento, gracias a mi madre

por sus consejos, por ayudarme a que mi rutina del día fuera menos agotadora al llegar

a casa, por acompañarme en mis desvelos; gracias a mi padre por ser el mejor ejemplo

a seguir, por desear y anhelar lo mejor para mi vida, por alegrarme los días con un buen

café, gracias por cada consejo y por cada una de sus palabras que me guiaron durante

mi vida.

Gracias a dios por la vida de mis padres, por brindarme la oportunidad de un nuevo día,

por darme buena salud, por cuidar de mí en todo momento y por depositar en mi la

sagrada fe.

Le doy gracias a la empresa Skyworks Solutions y a Conacyt industria por brindarme la

oportunidad de becarme y hacer posible realizar mi maestría, gracias al departamento

de innovación y desarrollo por el apoyo brindado en el transcurso del posgrado.

Gracias a Zelman Hernández por su apoyo dentro de la empresa y gracias a Dra. Dania

Licea por brindar asesoría en la elaboración de esta tesis.

ii

Carta institucional

iii

Índice

Tabla de Contenido

índice ...................................................................................................................................................... iii

Listado de figuras ..................................................................................................................................... iv

Listado de tablas ....................................................................................................................................... v

Abreviaturas ............................................................................................................................................. vi

Resumen ................................................................................................................................................. vii

1 Introducción .............................................................................................................................................. 1

1.1 Antecedentes ............................................................................................................................ 8

1.2 Justificación ............................................................................................................................... 9

1.3 Descripción del planteamiento del problema ........................................................................... 9

1.4 Definición del problema .......................................................................................................... 11

1.5 Preguntas de Investigación ..................................................................................................... 12

1.5.1 Sub Preguntas. ...................................................................................................................... 12

1.6 Objetivo General. .................................................................................................................... 13

1.6.1 Objetivos Específicos. ........................................................................................................... 13

1.7 Hipótesis. ................................................................................................................................. 13

2 Marco Teórico/ Referencial ................................................................................................................... 14

3 Metodología ........................................................................................................................................... 24

3.1 Entregables ............................................................................................................................. 25

3.2 Cronograma ............................................................................................................................ 26

3.3 Recursos .................................................................................................................................. 26

4 Resultados .............................................................................................................................................. 27

5 Discusión, conclusiones y recomendaciones ......................................................................................... 43

Referencias . .............................................................................................................................................. 45

iv

Listado de Figuras

Figura 1. Secuencia de procesos por el que pasa los semiconductores en edificio de ensamble ................................. 2

Figura 2. Secuencia de Procesos por el que pasa un dispositivo Semiconductor en el edificio de pruebas. ................ 2

Figura 3. Plataformas en edificio de ensamble .............................................................................................................. 3

Figura 4. Probadora ....................................................................................................................................................... 3

Figura 5. tipo de fixture utilizado en el área de pruebas ............................................................................................... 4

Figura 6. Tipo de Manejadoras utilizadas para el manejo de los dispositivos en el proceso de prueba ...................... 4

Figura 7. Flujo de Prueba por el que pasa el dispositivo entre los elementos manejadora, fixture y probadora. ........ 5

Figura 8. Charola utilizada para el material que será transportado por manejadoras pick up and place. .................... 6

Figura 9. Bulk utilizado para contener material fresco. ................................................................................................ 6

Figura 10. Familia de productos en Skyworks. .............................................................................................................. 7

Figura 11. Comparativa de los meses de Julio, Agosto y Septiembre de la falla DEVM_17DBM.. .............................. 10

Figura 12. Esquema de modulación cuadratura por desplazamiento de fase (QPSK).. ............................................... 15

Figura 13. La señal QPSK se puede expresar de varias maneras.. ............................................................................... 16

Figura 14. Esquema de modulador a 16QAM. ............................................................................................................. 17

Figura 15. El diagrama de la constelación muestra los puntos finales de los fasores invisibles.................................. 18

Figura 16. Todos los fasores en una señal 8PSK tienen la misma amplitud definida... ............................................... 18

Figura 17. La diferencia entre las posiciones del fasor ideal o de referencia y el fasor actual.. .................................. 20

Figura 18. Esquema que muestra las fases y las actividades a realizar. .. .................................................................. 25

Figura 19. Configuración actual de las arquitecturas interna y externa. ..................................................................... 28

Figura 20. Clasificación interna de la arquitectura interna de probadora ................................................................... 29

Figura 21. Interconexión interna entre generadores y tarjetas moduladoras ............................................................ 31

Figura 22. Características actuales de elemento interconector ………………............................................................ 32

Figura 23. Características de elemento interconector propuesto …………………….................................................... 34

Figura 24. Retiro de los elementos de interconexión de los generadores de señal. ................................................... 35

Figura 25. Retiro de los elementos de interconexión de tarjetas moduladoras ......................................................... 35

Figura 26. Elementos de interconexión con características propuestas. .................................................................... 36

Figura 27. Conexión de elementos de interconexión propuestos en generadores. .................................................... 36

Figura 28. Conexión de los elementos de interconexión propuestos en tarjetas moduladoras. ................................ 37

Figura 29. Proceso de calibración de las tarjetas moduladoras utilizando software de probadora. ........................... 38

v

Figura 30. Evidencia de validación aprobatoria de las calibraciones de las tarjetas moduladoras. ............................ 38

Figura 31. Estimación de porcentaje de fallas relacionadas con EVM, en base a datos arrojados en Tabla 6. ........... 40

Figura 32. Estimación de porcentaje de fallas relacionadas con EVM, en base a datos arrojados en Tabla 7. ........... 41

Figura 33. Comparación final de estimaciones de porcentaje de fallas relacionadas con EVM ................................. 42

Figura 34. Porcentaje de recuperación por muestra. .................................................................................................. 42

Figura 35. Porcentaje de fallas antes del cambio ....................................................................................................... 43

Figura 36. Porcentaje promedio de recuperación después del cambio. .................................................................... 43

Figura 37. Comparativa de pérdida monetaria de los meses Julio, Agosto y Septiembre de año 2018 ..................... 46

Figura 38. Estimación monetaria aproximada de inversión para el proyecto propuesto .............................................. 47

Listado de Tablas

Tabla 1. Resumen de pérdidas por fallas de EVM de los meses Julio, Agosto y Septiembre de 2018. ....................... 11

Tabla 2. Elementos relevantes en la definición del problema.. ................................................................................... 12

Tabla 3. Actividades con estimaciones de tiempo que serán invertidos para cada fase del proyecto........................ 25

Tabla 4. Cronograma de actividades ........................................................................................................................... 26

Tabla 5. Recursos que serán utilizados durante el la realización del proyecto ........................................................... 26

Tabla 6. Resultados obtenidos de mediciones de muestras sin cambios de elementos de interconexión ................ 40

Tabla 7. Resultados obtenidos con los nuevos elementos de interconexión instalados ........................................... 41

vi

Abreviaturas

Abreviatura Término

EVM Error Vector Magnitude

RF Radio Frecuencia

DEVM (Dynamic Error Vector Magnitude) vector de error de magnitud dinámico

M-PSK (Multiple phase – shift keying) modulación por desplazamiento de multifase

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulación por desplazamiento cuadrafásica.

M-QAM (Multi-level quadrature amplitude modulation) modulación de amplitud en cuadratura multinivel

WLAN (wireless local area network) red de area local inalambrica

LTE (Long Term Evolution) evolucion a largo plazo

OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing) multiplexación por división de frecuencias ortogonales

ASK (Amplitude Shift Keying) modulación por desplazamiento de amplitud

FSK (Frequency Shift keying): modulación por desplazamiento de frecuencia

PSK (Phase Shift Keying): modulación por desplazamiento de fase

DAC (Digital to Analog Conversion) conversión digital-analógica

WI-FI (Wireless Fidelity) Fidelidad Inalambrica

vii

Resumen

Las compañías de fabricación de semiconductores garantizan la calidad y

fiabilidad de los productos que se entregan a los clientes al someter cada Circuito

integrado (IC) a una rigurosa metodología de prueba de aplicación.

En la actualidad Skyworks Mexicali presenta mensualmente un 4% de perdidas derivada

de fallas en los dispositivos de la familia SKY857XX influenciados por mediciones de

EVM.

Este proyecto tiene como objetivo proponer una arquitectura de la configuración interna

de la probadora que permita minimizar las fallas en las mediciones relacionadas con

EVM.

Para cumplir con el objetivo de este proyecto se llevó a cabo una Metodología que fue

dividida en 3 fases:

Fase 1. Definición: en esta fase se identifican por medio del manual de proveedor los

elementos que conforman la arquitectura de la probadora, y cuántos de estos elementos

tienen relación con mediciones de EVM.

Fase 2. Caracterización: en esta fase se conocieron a detalle las características que

componen a los elementos con relación en mediciones de EVM identificados en fase 1,

con la finalidad de proponer y realizar cambios en las características de dichos

elementos.

Fase 3. Experimentación y evaluación: en esta fase se llevó a cabo la experimentación,

de una cantidad de muestra de piezas, la prueba de estas muestras se llevaron a cabo

antes y después del cambio en las características del elemento que tiene relación con

mediciones de EVM, esto con la finalidad de comparar los datos.

viii

En función de los resultados obtenidos de las comparaciones de las muestras de

dispositivos de la familia 857xx, y las pruebas que se realizaron de la configuracion

original contra la configuracion propuesta, se llega a la conclusión de que con el cambio

propuesto de las características del elemento de interconexión que tiene relación con las

mediciones de EVM, se logra reducir en promedio a un 2% a comparacion del 4.40% de

fallas que se obtuvieron con la configuracion original, equivalente a un 45.25% de

recuperacion. Con estos resultados se puede garantizar a largo plazo las ganancias para

la familia del producto 857xx.

Finalmente, el objetivo de este proyecto cual era el de proponer una arquitectura de la

configuración interna de la probadora que permita minimizar las fallas en las mediciones

relacionadas con EVM, se cumplio exitosamente, asi como la hipotesis planteada .

1

1. Introducción.

Skyworks Solutions, Inc. es una compañía estadounidense que produce

semiconductores analógicos para su uso en aplicaciones de radio frecuencia (RF) en

sistemas de comunicación móvil. Los productos de Skyworks se utilizan en los mercados

de infraestructura celular, automotriz, industrial, médico, teléfonos inteligentes, tablets y

militar.

La compañía con oficinas centrales en Woburn, Massachusetts fue fundada en el año

2002, tiene centros de ingeniería, manufactura y ventas en Asia, Europa y América del

norte. En Mexicali, Baja California se encuentra un centro de operaciones donde se

realiza el ensamble y prueba de RF, diariamente se terminan aproximadamente 10

millones de unidades por día.

La fabricación de circuitos integrados es un proceso complejo y en el que intervienen

numerosas etapas de fotolitografía y procesado químico, durante las cuales los circuitos

se generan sobre una oblea hecha de materiales puramente semiconductores. Para ello

se emplea mayoritariamente el silicio, aunque también se usan semiconductores

compuestos para aplicaciones específicas, como el arseniuro de galio.

Skyworks Solutions Mexicali, cuenta con dos procesos para la fabricación del dispositivo,

estos procesos son llevados a cabo en el edificio de ensamble y edificio de Prueba.

Las obleas impresas llegan al edificio de ensamble y pasan por el proceso de corte de

dados, encapsulado, marcado y en charolado para ser trasladado al edificio de pruebas,

para continuar con el proceso de mediciones eléctricas y de radiofrecuencia. En la Figura

1 se muestra la secuencia de procesos por el que pasan los dispositivos

semiconductores en el edificio de ensamble.

2

Figura 1. Secuencia de procesos por el que pasa los semiconductores en edificio de ensamble. Fuente: elaboración propia.

El semiconductor ensamblado es transportado por medio de charolas especiales que

cuidan la integridad de los dispositivos, estas charolas rigorosamente cubiertas con

protecciones anti-estáticas son trasladadas por medio de transporte al edificio de

pruebas. Donde se verifican cada uno de los componentes y donde se centra este

proyecto.

En el edificio de prueba las piezas pasan por varios procesos para determinar que el

semiconductor funciona correctamente y garantizar la calidad del dispositivo. La Figura

2 muestra el proceso de prueba por el que pasan los dispositivos semiconductores. Los

procesos son los siguientes: (1) Pruebas de radiofrecuencia, (2) Inspección de Calidad y

(3) Proceso de empaquetado final.

Figura 2. Secuencia de Procesos por el que pasa un dispositivo Semiconductor en el edificio de pruebas.

Fuente: elaboración propia.

3

En el edificio de pruebas existen 3 plataformas, que son las siguientes descritas en la

Figura 3.

Figura 3. Plataformas en edificio de Pruebas. Fuente: elaboración propia.

En cada una de estas plataformas se realizan pruebas eléctricas y de radiofrecuencia a

los semiconductores, donde se valida su desempeño. Este proyecto se enfoca

únicamente en plataforma de dragón. Debido a que es la plataforma que cuenta con más

prueba de dispositivos con aplicación en Wi-Fi.

En plataforma de dragón existen 3 componentes fundamentales que serán mencionados

a continuación para realizar la acción de pruebas:

Probadora: es la encargada de realizar las pruebas eléctricas al dispositivo, cuenta con

instrumentos y componentes que hacen posible dicha acción, las pruebas eléctricas son

controladas por medio de un software especial, en la Figura 4 puede encontrar un

ejemplo de una probadora:

Figura 4. Probadora.

Fuente: https://www.atecorp.com/products/credence/d-10

https://www.atecorp.com/products/credence/d-10

4

Fixture: es una base metálica que tiene acoplado la circuitería predeterminada para

realizar las pruebas al dispositivo, el fixture está diseñado para acoplarse con la

probadora y a su vez puede ser atornillado a la manejadora, en la Figura 5 se puede

apreciar un tipo de fixture utilizado en el área de pruebas.

Figura 5. Tipo de fixture utilizado en el área de pruebas.


Manejadora: la manejadora es la encargada de transportar los dispositivos a los tableros

del fixture y una vez que se realizó la prueba los componentes son colocados en charolas

o empaquetados en Rollos, en Figura 6 se puede ver la manejadora tipo Bowl Feeder y

la manejadora tipo Pick up and Place que se utilizan para el manejo del dispositivo en el

proceso de prueba.

Figura 6. Tipo de Manejadoras Bowl Feeder y Pick up and Place utilizadas para el manejo de los dispositivos en el

proceso de prueba.

Fuente: http://www.srm.com.my / https://global.epson.com/products/handler/products/ns8000.html

http://www.srm.com.my/

https://global.epson.com/products/handler/products/ns8000.html

5

De esta manera al acoplar Probadora, Fixture y Manejadora es como se puede iniciar

con el proceso de manejo y medición de los dispositivos, en Figura 7 se muestra el flujo

de prueba que lleva el dispositivo entre estos elementos.

Figura 7. Flujo de Prueba por el que pasa el dispositivo entre los elementos manejadora, fixture y probadora.


Las piezas vienen registradas bajo el número de un determinado lote con la finalidad de

poder monitorear su flujo en el proceso, estos lotes pueden tener hasta 10,000 piezas y

todo lote debe tener asignado un número de ID.

Las piezas que serán probadas en manejadoras Pick up and place vienen en charola

como lo muestra la Figura 8.

Piezas en charola o

en Bulk

Manejadora

Fixture

Probadora

6

Figura 8. Charola utilizada para el material que será transportado por manejadoras pick up and place.


Las piezas que serán probadas en manejadoras Bowl Feeder vienen en recipiente

cilíndrico llamado Bulk como lo muestra la Figura 9.

Figura 9. Bulk utilizado para contener material fresco.


En el proceso de prueba los dispositivos son divididos como piezas bin 1 y fallas. Se le

denomina bin 1 a los dispositivos que cumplen con el rango de medición establecido

mientras, la categoría de fallas son todos aquellos que no pasaron con el rango de

medición, entre más piezas pasen las pruebas el yield será mucho mayor.

7

Yield: se le denomina al cálculo total en porcentaje de piezas que pasan las mediciones

(bin 1) contra las fallas de un determinado lote, en otras palabras el porcentaje total de

piezas bin 1.

Skyworks Mexicali realiza la prueba de distintos tipos de dispositivos y estos son

clasificados por número de parte y familia, en la Figura 10 se muestran las distintas

familias de los dispositivos que maneja Skyworks.

Figura 10. Familia de productos en Skyworks.


Este proyecto se enfocará en la familia de los 857XX’s, debido a que es el producto más

afectado en sus mediciones por influencia de EVM.

La magnitud de error del vector (EVM) es una medida que determina la calidad y

rendimiento de recepción de una señal modulada en sistemas inalámbricos complejos.

Entre menor sea la diferencia entre la señal ideal esperada y la señal real recibida por

un sistema inalámbrico, mejor será su desempeño.

8

1.1 Antecedentes

Los productos de la familia 857xx se empezaron a probar en Skyworks Mexicali

desde el año 2016, durante el proceso de prueba de este producto se han registrado

diversos tipos de problemas que con el tiempo se han investigado y solucionado.

La falla que aún permanece latente durante la prueba de estos productos son aquellas

asociadas o afectadas por mediciones de EVM. Los dispositivos de esta familia son muy

susceptibles a variaciones de medición en el proceso de prueba y dependen de que las

probadoras cuenten con una calibración óptima, ya que de lo contrario las mediciones

de prueba se verán afectadas provocando un mal desempeño en produccion.

Se ha tratado de implementar algunas mejoras de investigaciones previas que se han

realizado en Skyworks Mexicali para tratar de minimizar las fallas derivadas de las

mediciones de EVM, entre estos estudios se encuentran:

Análisis de cableado que utiliza el fixture de produccion. (Magaña, H. 2018).

Análisis de ruido externo que interfieren con las mediciones de prueba, derivado

de señales de ruido que se infiltran por el fixture (Marcelo, E., 2018)

Estudio para la mejora de acoplamiento entre fixture y probadora (Carpio, B.

2018).

Estos estudios fueron realizados de manera general, logrando buenos resultados a otras

familias de productos que se prueban en Skyworks, pero lamentablemente no tuvieron

los mismos resultados con la familia de productos 857xx.

Estas investigaciones previas tuvieron un enfoque externo a la probadora, por lo que en

esta investigación se podrá apreciar un enfoque a la arquitectura interna de la probadora.

1.2 Justificación

9

Una de las finalidades de este estudio es proporcionar los conocimientos necesarios

que nos permita entender el desempeño que realizan las mediciones EVM y cuáles son

las circunstancias en los componentes internos de la probadora que provocan su

degradación durante la prueba de los componentes de la familia 857xx, con el fin de

minimizar fallas relacionadas con estas mediciones.

Ingenieros y técnicos tendrán facilidades de análisis ya que la causa principal de EVM

será minimizada lo cual cambiara el enfoque a nuevas oportunidades de mejoras.

Reducción en porcentaje de fallas, Aumentando ganancia económica para la compañía.

1.3 Descripción del planteamiento del problema

En los dispositivos de la familia 857XX se están teniendo problemas de bajo Yield

debido a fallas constantes relacionadas con EVM. Estas fallas provocan bajas en las

salidas de producción, lo que afecta monetariamente a la compañía a un largo plazo.

Durante el proceso de prueba al que se somete el dispositivo, las fallas relacionadas con

mediciones de EVM se le denominan DEVM.

Se puede observar en la Figura 11 una gráfica comparativa de la distribución de la falla

DEVM de los meses de Julio, Agosto y Septiembre del 2018, del número de parte de la

familia 857XX.

10

Figura 11. Comparativa de los meses de Julio, Agosto y Septiembre de la falla DEVM_17DBM.


Mediante la gráfica se pueden observar distribuciones de los meses de julio a septiembre

del año 2018, de la falla DEVM_17DBM.

En el mes de agosto hubo un incremento de incidencia de 4% a comparación del mes de

julio de 3.5%, mientras que en las primeras 2 semanas del mes de septiembre se ha

tenido una incidencia de 2.3%.

En el mes de agosto se tuvo un desempeño del 91.27% de piezas que pasaron la prueba

final en producto de la familia 857xx, por lo que 8.73% fue el porcentaje de piezas que

fallaron la prueba. Tomando en cuenta los porcentajes antes mencionados, podemos

decir que de 500,000 piezas, 8.73% representan 43,650 piezas de fallas totales.

Tomando en cuenta que el registro más alto de fallas derivadas de mediciones de EVM

fue en el mes de Agosto de 4%, equivalente a 20,000 piezas.

El costo por unidad de dispositivo es de 0.29 centavo de dólar, por lo que con estos datos

podemos obtener la perdida monetaria en el mes de Agosto de la siguiente forma:

11

Perdida = Costo por unidad de dispositivo x Cantidad de fallas en el mes de Agosto.

Perdida = 0.29 x 20,000

Perdida = 5,800 dólares

El ejemplo anterior fue en base al mes de agosto, siguiendo el mismo cálculo se puede

deducir que la perdida durante solo los meses de Julio, Agosto y Septiembre del 2018

ha sido de $14,210 Dólares. El resumen de esto es presentado en Tabla 1.

Tabla 1. Resumen de pérdidas por fallas de EVM de los meses Julio, Agosto y Septiembre de 2018.

Mes Cantidad de

piezas probadas

% de Incidencia

Equivalente en piezas

Pérdida (Dólares)

Julio 500,000 3.50% 17500 $5,075.00

Agosto 500,000 4.00% 20000 $5,800.00

Septiembre 500,000 2.30% 11500 $3,335.00

Total $14,210.00


1.4 Definición del problema

En el departamento de producción de la plataforma dragón se está teniendo

hasta 4% de fallas mensuales debido a la influencia de mediciones EVM en los

productos de la familia 857XX’s cuando el Setup se encuentra probando materiales

frescos, provocando una reducción en las salidas que afectan monetariamente a la

compañía. En la Tabla 2. Se presentan los elementos relevantes en la definición del

problema.

Tabla 2. Elementos relevantes en la definición del problema.

¿Cuál es el problema? Hasta 4% de fallas mensuales debido a influencia de mediciones EVM

12

¿Quién está experimentando el Problema?

Los productos de la familia 857XX’s

¿Dónde está ocurriendo (exactamente) el problema?

En el departamento de Producción de la plataforma dragón.

¿Cuándo Ocurre el Problema o/y por cuánto tiempo?

Cuando el setup se encuentra probando materiales frescos

¿Cuál es el impacto? Provoca una reducción en las salidas que afectan monetariamente a la compañía

¿Por qué ocurre el problema?


1.5 Pregunta de Investigación

Con base en el problema descrito en este documento, se establece la siguiente

pregunta de investigación:

¿Cómo mejorar la eficiencia en las pruebas de las mediciones de EVM en la probadora

PaxDragon que se adecue más a la familia de producto 857xx que permita disminuya las

fallas de EVM?

1.5.1 Problemática

¿Cuáles son los componentes de la arquitectura interna de la probadora que tienen

relación con las mediciones de EVM?

¿Qué tipo de características tienen los elementos de interconexión que usan los

componentes relacionados con las mediciones de EVM?

¿Qué cambios se pueden realizar en las características de los elementos de

interconexión qué tienen relación con la medición de EVM?

1.6 Objetivo General

A partir de la pregunta de investigación, se define el objetivo general:

13

Proponer una arquitectura de la configuración interna de la probadora que permita

minimizar las fallas en las mediciones relacionadas con EVM.

1.6.1 Objetivos Específicos

1. Definir cuáles son los componentes de la arquitectura interna de la probadora

que tienen relación con las mediciones de EVM.

2. Proponer cambios en las características de los elementos de interconexión

que utilizan los componentes en relación con la medición de EVM.

3. Evaluar el desempeño de las mediciones de EVM con los cambios

propuestos.

1.7 Hipótesis

H1. Cambiar el tipo de cables de interconexión I/Q de los generadores optimizara

las calibraciones de EVM en los Setups del producto 857xx.

14

2. Marco teórico.

La magnitud del error de vector (EVM) es una medida de calidad y rendimiento

de la modulación en sistemas inalámbricos complejos. Un método para evaluar el

rendimiento de las radios definidas por software (SDR), transmisores y receptores.

También se usa ampliamente como una alternativa a las mediciones de tasa de errores

de bit (BER) para determinar las degradaciones que afectan la confiabilidad de la señal.

(BER es el porcentaje de errores de bit que ocurren para un número dado de bits

transmitidos.) EVM también proporciona una calidad de imagen mejorada de la

modulación.

Las mediciones EVM se usan normalmente en métodos de modulación multisímbolo,

modulación por desplazamiento de fase multinivel (M-PSK), modulación en cuadratura

por desplazamiento de fase (QPSK) y modulación por amplitud en cuadratura multinivel

(M-QAM). Estos métodos son ampliamente utilizados en redes inalámbricas de área local

(WLAN), inalámbricas de banda ancha y sistemas de radio celular 4G como Long-Term

Evolution (LTE), donde M-QAM se combina con modulación de multiplexación por

división de frecuencia ortogonal (OFDM). (Scott, A. y Frobenius, R. (2008).

Understanding Error Vector Magnitude: Digital Modulation Overview. Recuperado de

https://www.electronicdesign.com/engineering-essentials/understanding-error-vector-

magnitude).

Visión general de la modulación digital

Los métodos de modulación digital convierten las transiciones y patrones de nivel de

voltaje de bit en variaciones de portadora de onda sinusoidal. Las formas más básicas

de modulación digital son la modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), la

modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) y la modulación por desplazamiento

de fase (PSK).

15

La modulación por desplazamiento de fase (PSK) traduce las variaciones de bits en dos

fases de portadoras diferentes, generalmente separadas 180 °. (Scott, A. y Frobenius, R.

(2008). Understanding Error Vector Magnitude: Digital Modulation Overview. Recuperado

de https://www.electronicdesign.com/engineering-essentials/understanding-error-vector-

magnitude).

Scott (2008) afirma que “Estos métodos básicos son ampliamente utilizados en

sistemas inalámbricos simples. Sin embargo, la mayoría de los sistemas inalámbricos

modernos usan esquemas de modulación multinivel para transmitir velocidades de

datos más altas en canales de ancho de banda limitado. Estos métodos usan más dos

o más condiciones de portadora diferentes llamadas símbolos para representar

múltiples bits que entregan más bits / Hz de ancho de banda. Los ejemplos más

comunes son M-PSK y M-QAM” (sección Digital Modulation Overview, párr.2).

M-QAM usa una combinación de amplitud y fase para representar palabras de múltiples

bits. Un esquema de modulación popular, QPSK, transmite dos bits por símbolo. Esto

también se conoce como 4-QAM. Con 2 bits, se pueden generar cuatro símbolos. Cada

código de 2 bits modula una portadora seno o coseno en un modulador o mezclador

equilibrado para producir una señal en fase (I) o en cuadratura (Q) (Figura 12).

Figura 12. Esquema de modulación cuadratura por desplazamiento de fase (QPSK).

Fuente: https://www.electronicdesign.com/engineering-essentials/understanding-error-vector-magnitude

16

Este modulador usa las palabras de entrada de 2 bits para cambiar las fases en los

moduladores balanceados para producir señales +/- senos y +/- cosenos que se suman

para crear la salida.

Estas señales analógicas I y Q (+ sinθ, -sinθ, + cosθ, y -cosθ) se combinan en un

mezclador lineal para producir la salida final. La combinación de estas señales I y Q

produce cuatro salidas posibles, representadas como fasores (Figura 13). El diagrama

de la constelación resume todas las características necesarias de una señal QPSK y es

el gráfico principal utilizado para presentar y analizar las señales M-QAM.

Figura 13. La señal QPSK se puede expresar de varias maneras.


https://www.electronicdesign.com/engineering-essentials/understanding-error-vector-magnitude

17

Esta técnica también se puede usar para producir niveles aún más altos de modulación

como 16-QAM donde cada grupo de códigos de 4 bits genera uno de los 16 símbolos

diferentes (Figura 14).

Figura 14. Esquema de modulador a 16QAM


El modulador 16QAM utiliza convertidores digital a analógico (DAC) para traducir 2 bits

de los cuatro bits de entrada en cuatro niveles de amplitud. Los cuatro niveles de amplitud

producen múltiples amplitudes y cambios de fase en los moduladores balanceados que

se suman para producir la salida.

Una amplitud y fase de portadora específica representa cada palabra de 4 bits (Figura

15). Esta técnica se extiende fácilmente a niveles aún más altos, como 64-QAM, 256-

QAM y 2048-QAM. Todos estos métodos aumentan la velocidad de datos en un ancho

de banda de canal dado con una mayor eficiencia espectral. (Scott, A. y Frobenius, R.

(2008). Understanding Error Vector Magnitude: Digital Modulation Overview. Recuperado

de https://www.electronicdesign.com/engineering-essentials/understanding-error-vector-

magnitude).


18

Figura 15. El diagrama de la constelación muestra los puntos finales de los fasores invisibles.


8-PSK usa ocho cambios de fase diferentes separados 45 ° para representar grupos de

código de 3 bits de 000 a 111 (Figura 16). Cada fase específica corresponde a un grupo

de código de 3 bits asignado. Un sistema 16-PSK es similar pero usa 16 fases separadas

por 22.5 °, cada fase representa un grupo de código de 4 bits. Estos métodos

proporcionan eficiencia espectral ya que se pueden transmitir más bits de datos en un

ancho de banda limitado.

Figura 16. Todos los fasores en una señal 8PSK tienen la misma amplitud definida.




19

El problema principal de tales sistemas multifásicos y multinivel es que los desequilibrios

en los circuitos, los cambios involuntarios de fase, las diferencias de amplitud y el ruido

distorsionan la señal y por lo tanto introducen errores. Un error de desplazamiento de

fase y / o de amplitud significa que la señal sea interpretada incorrectamente, lo que

genera errores de bit y un aumento en la BER.

Cuanto mayor sea el número de desplazamientos de fase o símbolos de amplitud de

fase utilizados, mayor será la probabilidad de que haya errores debidos a degradaciones

de la señal. Por ejemplo, 8-PSK es menos susceptible a errores y por lo tanto más

confiable que 16-PSK. QPSK es menos susceptible a errores que 64-QAM bajo las

mismas condiciones.

Definición de EVM

El EVM es una figura de mérito para la precisión de la modulación. Proporciona una

forma de medir y evaluar métodos de modulación multinivel y multifase como M-QAM y

M-PSK.

EVM considera todas las distorsiones potenciales de fase y amplitud, así como el ruido

y proporciona una única cifra de medición integral para determinar la calidad de un

circuito o producto. ). (Scott, A. y Frobenius, R. (2008). Understanding Error Vector

Magnitude: Digital Modulation Overview. Recuperado de

https://www.electronicdesign.com/engineering-essentials/understanding-error-vector-

magnitude).

Usando fasores en el plano I / Q, EVM ilustra la ubicación y el tamaño del vector de

referencia ideal en comparación con el vector real medido (Figura 17). La diferencia entre

los dos es el EVM, que se puede medir en el modulador del transmisor o en los circuitos

del demodulador del receptor.

20

Figura 17. La diferencia entre las posiciones del fasor ideal o de referencia y el fasor actual.


EVM es la relación entre el promedio de la potencia del vector de error (Perror) y la

potencia promedio del vector de referencia ideal (Pref) expresada en decibelios. Los

promedios se toman en períodos de símbolos múltiples.

También lo verá expresado como un porcentaje.

Marco Referencial


21

Este documento se enfoca en el estudio de las crecientes complejidades de los

sistemas electrónicos modernos, el objetivo es conocer e identificar dentro de la

configuración interna de la probadora los elementos que ocasionan un mal rendimiento

durante la medición de dispositivos de la familia 857xx.

La Magnitud del Vector de Error (EVM) es una medida que describe numéricamente la

desviación de los puntos reales de la constelación de las ubicaciones ideales en el

diagrama de la constelación (MATEJKA, 2016, p.395).

Las mediciones de EVM y las cantidades relacionadas pueden proporcionar una visión

poderosa sobre el rendimiento de un Dispositivo Sometido a Prueba. Cuando se aplican

correctamente, estas mediciones de la calidad de la señal pueden identificar las fuentes

de error identificando el tipo exacto de degradación en la señal (Sindhadevi et al., 2017).

Cheaito et al. (2016) afirma que Varias imperfecciones en la implementación tales como

la no linealidad de la función PA y la etapa de reducción de PAPR “hacen que los puntos

reales de la constelación se desvíen de las ubicaciones ideales” (p.4).

Casos de estudio

En esta sección se presentan los casos encontrados en la revisión de literatura

relacionados con el tema de estudio fallas relacionadas con EVM. Para lo cual se

revisaron los siguientes 2 artículos que se describen a continuación:

Caso 1. Se enfoca en la investigación del error intrínseco de vector magnitud en pulsos

de un oscilador local llevado a cabo por Optical & Quantum Electronics (Gallion et al.

(2015)).

22

La investigación tiene base a la detección óptica coherente que se basa en la mezcla de

la señal recibida con una onda del oscilador local y ahora se usa ampliamente en

intervalos largos y alta velocidad de bits en sistemas de comunicación. Pero existen

fluctuaciones en la señal recibida que debilita la lectura en el mezclador óptico.

Este caso describe al EVM como el parámetro clave para caracterizar el deterioro de la

señal de prueba en el receptor y que está directamente relacionado con la precisión de

sus mediciones.

Este caso se propuso una expresión matemática general de la sensibilidad del receptor.

Particularmente para situaciones de sub-muestreo óptico lineal.

Caso 2. Se enfoca en la investigación de efectos del ancho de banda por bucle

bloqueado en fase en magnitud de error de vector (EVM) en un transmisor. Investigado

por Taylor & Francis Group. (Chen et al. (2012))

En este trabajo, se construyó un modelo de ruido de fase (PLL). El modal incluye dos

ruidos principales, Fuentes de referencia de entrada y oscilador controlado por voltaje

(VCO), se analiza la relación entre el ruido de fase (LO) basado en EVM y PL.

Se utilizó en este caso una expresión simplificada para evaluar el EVM. Los análisis

prácticos predicen que la elección del ancho de banda de bucle óptimo de PLL

minimizaría el EVM. Esta predicción se verifica luego por los resultados de la

experimentación de este estudio.

Como conclusión de este caso de estudio presentado anteriormente muestra que en los

resultados de análisis teóricos y prácticos sobre los efectos del ancho de banda del bucle

PLL en el transmisor han presentado señales influenciadas por EVM.

23

Se utilizó una expresión simplificada para estimar el efecto de Ruido de fase LO en EVM.

Los resultados analíticos y experimentales demuestran que al elegir un ancho de banda

de bucle óptimo de PLL, se podría lograr un EVM minimizado. Así para una mayor

precisión deben considerarse el análisis, la contribución de ruido de CP / PFD y el divisor

de frecuencia.

No se encontró relación entre el caso de estudio de este proyecto con los casos descritos,

ya que estos toman un enfoque y problema diferentes.

24

3. Metodología.

Esta sección presenta la metodología utilizada en la elaboración de este proyecto, el

cual busca mejorar la eficiencia en las pruebas de las mediciones de EVM en la

probadora PaxDragon que se adecue más a la familia del producto 857xx que permita

disminuya las fallas de EVM. Esta será utilizando una metodología Cuantitativa de

carácter descriptivo, utilizando estadística descriptiva para su análisis. El procedimiento

será dividido en 3 fases principales: Definición, Caracterización, Evaluación. La Figura

18. Muestra un esquema de estas fases con las actividades principales.

La primera fase definición, busca conocer los componentes (hardware) en la probadora

que tengan relación o influencia con las mediciones de DEVM.

La segunda fase caracterización, busca definir las características de los componentes

identificados en relación.

La tercera fase es de experimentación y evaluación, en el cual a base de algunos

cambios en la configuración interna de la probadora PaxDragon se busca evaluar el

desempeño de las pruebas de medición que son afectadas por fallas de EVM.

Hacer una comparativa entre los datos obtenidos antes y después del cambio en la

configuración interna de la probadora, de esta manera determinar si la modificación de

la configuración interna que se realizó en probadora PaxDragon permitió disminuir las

fallas provocadas por EVM.

25

Figura 18. Esquema que muestra las fases y las actividades a realizar.


3.1 Entregables.

Con base a la metodologia y las actividades definidas, en la Tabla 3 se puede

observar los tiempos que seran invertidos a las actividades de cada fase con los entregables

definidas para casa una, estimando un tiempo para la finalizacion del proyecto.

Tabla 3. Actividades con estimaciones de tiempo que serán invertidos para cada fase del proyecto.


Fase 1: Definición

consultar manual de probadora que permita conocer los elementos

de su arquitectura

identificar los elementos de la arquitectura que

influyen en las mediciones de EVM

Fase 2: Caracterización

conocer a detalle las características que

conforman a los elementos que influyen

en las mediciones de EVM

proponer un cambio en las características de un

elemento que tenga influencia en mediciones

de EVM

Fase 3: Experimentación y

Evaluación

realizar experimentos con los cambios de

características propuestos

evaluar y comparar los resultados

Actividad Producto entregable Descripción del productoDuración

(horas)Fase1

Actividad 1.1 Identificación identificación de elementos de una probadora 4

Actividad 1.2 Especificación Especificación de elementos que influyen en las mediciones de EVM 4

Fase 2

Actividad 2.1 Identificación Conocer a detalle las característicasque conforman a los elementos que influyen en las mediciones de EVM 8

Actividad 2.2 Caracterización proponer un cambio en las características de un elemento que tenga influencia en mediciones de EVM 8

Fase 3

Actividad 3.1 Experimentación realizar experimentos con los cambios de características propuestos 504

Actividad 3.2 Evaluación y Comparación evaluar y comparar los resultados 252

26

3.2 Cronograma

En la Tabla 4 se puede apreciar el cronograma de actividades vs tiempo,

tomando un total de 7 semanas para llevar acabo el proyecto.

Tabla 4. Cronograma de actividades


3.3 Recursos.

A continuación se presentan los recursos que se pretenden utilizar para llevar a

cabo el proyecto, en la Tabla 5 se pueden observar por fase los recursos que serán utilizados.

Tabla 5. Recursos que serán utilizados durante el la realización del proyecto

Actividad Recursos

Fase 1 Manual de probadora PaxDragon

Fase 2 Manual de probadora PaxDragon

Fase 3 4 cables de interconexión 2 conectores machos tipo SMA 2 conectores machos tipos MCX

1 multímetro digital 1 manejadora tipo Bowl feeder 4 muestras de 500pzs. De 857xx


Presupuesto:

El presupuesto para este proyecto no será mayor a 200dlls.

4. Resultados

27

En esta sección se presenta los resultados de este proyecto el cual busco proponer

una arquitectura de la configuración interna de la probadora que permita minimizar las

fallas en las mediciones de tipo EVM.

Los resultados son presentados de acuerdo a la metodología definida en el Capítulo 3,

de este trabajo, cuyas actividades fueron divididas en tres fases:

Fase 1. Definición.

Fase 2. Caracterización.

Fase 3. Experimentación y evaluación.

A continuación se describen los resultados encontrados por cada fase.

Fase 1. Definición

En esta fase se buscaba definir cuales componentes de la arquitectura interna de

la probadora PaxDragon tienen relación con las mediciones de EVM.

Para ello se llevaron a cabo dos procesos de identificación de componentes de la

arquitectura de la probadora e identificación de los elementos asociados en la medición

de EVM

Para identificar los componentes que conforman la arquitectura, se analizó el manual

respectivo de la probadora. De acuerdo al análisis se pudieron identificar 2 tipos de

arquitectura: Arquitectura externa y Arquitectura interna.

28

La arquitectura externa está conformada por el ordenador (CPU), las fuentes de poder

de corriente alterna que alimentan a toda la probadora y el manipulador que permite

facilitar la movilidad de la probadora.

La arquitectura interna está conformada por componentes digitales y componentes de

RF. Los componentes DC suministran las corrientes y los voltajes que son utilizados

realizar las mediciones en el dispositivo.

Los componentes digitales también pueden encontrarse dentro de la arquitectura interna,

estos componentes registran y convierten las señales análogas a señales digitales,

agilizando el flujo de las mediciones en la probadora.

Por último los componentes de radio frecuencia (RF), estos proporcionan las transmisión

de señales moduladas en diversas frecuencias, utilizadas en los modos de prueba de los

dispositivos.

En la Figura 19 se muestra la configuración actual de las arquitecturas interna y externa de una

manera gráfica.

Figura 19. Configuración actual de las arquitecturas interna y externa.


Arquitecturas en probadora PaxDragon

Arquitectura Externa

CPU

Manipulador

Fuentes de poder AC

Arquitectura Interna

Componentes DC

Componentes Digitales

Componentes RF

29

Con base a la especificación en el manual de la probadora, se encontró que la

arquitectura interna se puede dividir en 3 ramificaciones que se presentan en la Figura

20. Los cuales se describen a continuación:

1. Componentes DC. Dentro de esta clasificación se encuentran todos los elementos

que proveen el control y flujo de corriente directa en la circuitería principal de

probadora, como lo son, la tarjeta OVI, LA TARJETA HCOVI y la tarjeta SSBA.

2. Componentes Digitales. Dentro de esta clasificación se encuentran todos los

elementos que proveen el control de conversión análoga a digital durante las

mediciones de probadora, como lo son, la tarjeta FX, La Tarjeta TMU.

3. Componentes de RF (Radiofrecuencia). Dentro de esta clasificación se

encuentran todos los elementos que proveen el control y flujo de las señales de

radiofrecuencia modulada durante el proceso de medición en probadora, como lo

son, la tarjeta SWG, el módulo de radiofrecuencia y las fuentes generadoras de

señales.

Figura 20. Clasificación interna de la arquitectura interna de probadora.


Infr

aest

ruct

ura

Inte

rna

de

Pro

bad

ora

Componentes DC

OVI

HCOVI

SSBA

Componentes Digitales

FX

TMU

Componentes RF

HummingBird

Brick

Source Generators

SGW

30

Finalmente en esta fase, para la identificación de los elementos asociados en la medición

de EVM, se realizó un análisis de los componentes identificados en la arquitectura interna

dentro del manual de la probadora, de lo cual se encontró que 2 elementos de la

configuración actual de la probadora tienen relación con la medición del EVM, estos

elementos son:

Generador de Señales (source generator): Un generador de señales es un instrumento

que proporciona señales eléctricas. En concreto, se utiliza para obtener señales

periódicas (la tensión varía periódicamente en el tiempo) controlando su periodo (tiempo

en que se realiza una oscilación completa) y su amplitud (máximo valor que toma la

tensión de la señal). Actualmente la configuración actual de la arquitectura interna de la

probadora consta de 2 generadores de señales.

Los generadores de señal envían diversas señales denominadas como I/Q que tienen

relación con las mediciones de EVM, estas señales se describen como señal de Fase (I)

y señal cuadrante (Q). Se identifica por medio de manual de probadora que las señales

I/Q que transmiten los generadores viajan a través de cables inter-conectores y tienen

como destino entrar a las tarjetas moduladoras de señal Secuencial (SWG) como lo

muestra Figura 21.

Tarjetas Moduladoras de señales secuenciales (Secuencial Waveform Generator):

La función principal del instrumento es proporcionar formas de onda moduladas para la

fuente de radio frecuencia. Actualmente la configuración actual de la arquitectura interna

de la probadora consta de 2 tarjetas moduladoras de señales.

Elemento de interconexión (Cable coaxial de baja pérdida): este elemento es un

cable coaxial que permite la transmisión de señales de alta frecuencia, este elemento

une los generadores de señales con las tarjetas moduladoras (SWG).

31

Figura 21. Interconexión interna entre generadores y tarjetas moduladoras.


Fase 2. Caracterización

En esta fase se buscaba proponer cambios en las características de los

elementos de interconexión que utilizan los componentes en relación con la medición de

EVM que fueron identificados en la fase 1, generadores de señales, tarjetas moduladoras

y elementos de interconexión.

Siguiendo la metodología presentada en el capítulo 3, se realizaron las acciones

correspondientes a la fase 2.

32

En la primera etapa de fase 2, La investigación para conocer las características de los

elementos de interconexión en los componentes de la arquitectura interna actual de la

probadora se realizó por medio de un Manual físico, en el cual por medio de este manual

se identificó información detallada acerca de las características del elemento de

interconexión que une a los generadores de señal con las tarjetas moduladoras.

De acuerdo al análisis se identificó las características que conforman el elemento de

interconexión, estas son mostradas en Figura 22, las cuales unen los generadores de

señal con las tarjetas moduladoras SWG.

Figura 22. Características actuales de elemento interconector.


En la segunda etapa de fase 2, se realiza un análisis que permita encontrar posibles

mejoras en la configuración actual del elemento de interconexión.

33

Durante el análisis de las características del elemento de interconexión, se identificaron

posibles mejoras, las cuales se proponen a continuación:

Cambiar el tipo de elemento de interconexión:

Se propone utilizar un cable de interconexión que tenga menor pérdida de potencia, con

este cambio se busca mejorar el desempeño de las mediciones de EVM.

Reducir la longitud del elemento de interconexión: actualmente la longitud del

elemento de interconexión es de 5 metros, la propuesta para el cambio de longitud es de

3.5 metros, con este se cambió se pretende reducir las pérdidas ocasionadas por la

longitud del elemento.

Mediante la búsqueda de un elemento de interconexión que cumpla con las

características obtenidas en el análisis, se presentan las características del elemento de

interconexión propuesto en Figura 23.

34

Figura 23. Características de elemento interconector propuesto.


Una vez teniendo la propuesta del elemento interconector, se realizan los cambios

correspondientes, el proceso se describe a continuación:

Se retiran los elementos de interconexión actuales de la arquitectura interna de la

probadora. Primero se retiran los cables de interconexión de los generadores de señal

como lo muestra Figura 24.

35

Figura 24. Retiro de los elementos de interconexión de generadores de señal.


Después se proceden a retirar los extremos de los elementos de interconexión que se

encuentran conectados en las tarjetas moduladoras. Se realiza dicha acción como lo

muestra Figura 25.

Figura 25. Retiro de los elementos de interconexión de tarjetas moduladoras.


36

Una vez que se retiran los elementos de interconexión, se hace el cambio a los nuevos

elementos de interconexión propuestos en la segunda etapa de fase 2. Los elementos

propuestos se pueden apreciar en la Figura 26.

Figura 26. Elementos de interconexión con características propuestas.


Se realiza el procedimiento de instalación del nuevo cable de interconexión propuesto,

en Figura 27 se muestra el primer paso de conexión de los elementos de interconexión

a los generadores de señales.

Figura 27. Conexión de los elementos de interconexión propuestos.


37

Por último en Figura 28 se pude apreciar cómo se realiza la conexión de los extremos

faltantes de los elementos de interconexión a las tarjetas moduladoras

Figura 28. Conexión de los elementos de interconexión propuestos al extremo de las tarjetas moduladoras.


Una vez realizado los cambios de elementos de interconexión, se realizan las

calibraciones a las tarjetas moduladoras con el fin de garantizar el buen funcionamiento

durante las mediciones de EVM.

Estas calibraciones están predeterminadas dentro de un software de medición de

probadora, y estas se realizan de manera automática por medio de un complejo algoritmo

de programación, del cual no se tiene información detallada sobre su funcionamiento. La

Figura 29 muestra la interface del software de calibración de probadora utilizado para la

calibración de tarjetas moduladoras.

38

Figura 29. Proceso de calibración de las tarjetas moduladoras utilizando software de probadora.


Los resultados de las calibraciones de las tarjetas moduladoras fueron aprobatorios y se

llevaron a cabo sin ningún contratiempo. En Figura 30 se puede apreciar la evidencia de

aprobación de las calibraciones de las tarjetas moduladoras.

Figura 30. Evidencia de validación aprobatoria de las calibraciones de las tarjetas moduladoras.


A partir de estas acciones realizadas, se finaliza la última etapa de fase 2 de este

proyecto.

39

Fase 3. Experimentación y evaluación

En esta fase se buscaba evaluar el desempeño de las mediciones de EVM con

los cambios propuestos en la fase 2.

Siguiendo la metodología presentada en el capítulo 3, se realizaron las acciones

correspondientes a la fase 3, esta fase está dividida en 2 etapas, la primera es realizar

experimentos con los cambios de características propuestos y la segunda es evaluar y

comparar los resultados.

En la primera etapa se realizan los experimentos correspondientes de prueba de

dispositivos.

Se tomaron 4 muestras de 500pzs cada una y se realizaron pruebas antes de realizar el

cambio de los elementos de interconexión propuestos, esto con la finalidad de tener

datos a comparar.

A continuación se muestra en Tabla 6 los resultados arrojados de las mediciones de las

4 muestras sin cambio del elemento de interconexión.

40

Tabla 6. Resultados obtenidos de mediciones de muestras sin cambios de elementos de interconexión.


Con base a los resultados de tabla 6, vea la Figura 31 donde se estima el porcentaje de

fallas relacionadas con EVM de las 4 muestras.

Figura 31. Estimación de porcentaje de fallas relacionadas con EVM, en base a datos arrojados en Tabla 6.


Cantidad Pzs. Buenas Fallas Fallas por EVM Otras Fallas % Bin 1 % Fallas % Fallas con relación a EVM % Fallas sin relación a EVM

Muestra A 500 460 40 23 17 92 8 4.6 3


Muestra B 500 465 35 20 15 93 7 4 3


Muestra C 500 453 47 22 25 91 9 4.4 5


Muestra D 500 450 50 23 27 90 10 4.6 5

4.6

4

4.4

4.6

3.7

3.8

3.9

4

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

Muestra A Muestra B Muestra C Muestra D

% Fallas con relación a EVM


41

Ahora se muestran los resultados obtenidos, de las 4 muestras que se probaron con los

elementos de interconexión propuestos instalados en probadora, arrojando los siguientes

resultados en Tabla 7.

Tabla 7. Resultados obtenidos con los nuevos elementos de interconexión instalados.


Con base a los resultados de Tabla 7, se estima el porcentaje de fallas relacionadas con

EVM de las 4 muestras probadas con los nuevos elementos de interconexión instalados,

vea Figura 32.

Figura 32. Estimación de porcentaje de fallas relacionadas con EVM, en base a datos arrojados en Tabla 7.



Muestra A 500 473 27 10 17 95 5.4 2 3.4


Muestra B 500 477 23 11 12 95 4.7 2.2 2.5


Muestra C 500 470 30 14 16 94 6.2 2.8 3.4


Muestra D 500 463 37 13 24 93 7.5 2.6 4.9

22.2

2.82.6

0

1

2

3



42

En Figura 33 se muestra la comparación de los datos del porcentaje de estimaciones de

los resultados obtenidos durante la experimentación de prueba de todas las muestras.

Figura 33. Comparación final de estimaciones de porcentaje de fallas relacionadas con EVM.


A partir de los resultados que se mencionaron en la Figura 33, se puede determinar los

porcentajes de recuperación de cada muestra, estos porcentajes se presentan en la

Figura 34.

Descripción Muestra A Muestra B Muestra C Muestra D Promedio

% Fallas Antes 4.60% 4.00% 4.40% 4.60% 4.40%

% Fallas Después 2.00% 2.20% 2.80% 2.60% 2.40%

% Diferencia 2.60% 1.80% 1.60% 2.00% 2.00%

% Recuperación 57.00% 45.00% 36.00% 43.00% 45.25%

% Fallas 43.00% 55.00% 64.00% 57.00% 54.75%

Figura 34. Porcentaje de recuperación por muestra. Fuente: elaboración propia.


% Fallas con relación a EVM(Antes)

4.6 4 4.4 4.6

% Fallas con relación a EVM(Después)

2 2.2 2.8 2.6

Diff 2.6 1.8 1.6 2

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5

% F

alla

s

Comparación de Resultados

43

En resumen, el porcentaje de fallas que se presentaron en la prueba de las muestras de

los dispositivos de la familia 857xx antes del cambio de las características del elemento

de interconexión era de 100% de fallas relacionadas con EVM. Vea Figura 35.

Figura 35. Porcentaje de fallas antes del cambio. Fuente: elaboración propia.

Después del cambio de las características del elemento de interconexión que unen a los

generados de señal con las tarjetas moduladoras se obtuvo una mejora en la

minimización de las fallas, obteniendo un promedio del 45.25% de recuperación de fallas

relacionadas con EVM. Vea Figura 36.

Figura 36. Porcentaje promedio de recuperación después del cambio. Fuente: elaboración propia.

5. Discusión, conclusiones y recomendaciones

0%

100%

Promedio antes de cambio

% Recuperación % Fallas

45.25%54.75%

Promedio después de cambio

% Recuperación% Fallas

44

Conclusiones

Este proyecto estaba enfocado en la problemática que tiene Skyworks Mexicali, la cual

menciona que en el departamento de producción de la plataforma dragón se está

teniendo hasta 4% de fallas mensuales debido a la influencia de mediciones EVM en los

productos de la familia 857XX’s cuando el Setup se encuentra probando materiales

frescos, provocando una reducción en las salidas que afectan monetariamente a la

compañía.

Para iniciar con el proceso de investigación se planteó la siguiente pregunta, ¿Cómo

mejorar la eficiencia en las pruebas de las mediciones de EVM en la probadora

PaxDragon que se adecue más a la familia de producto 857xx que permita disminuya las

fallas de EVM?

Con base a la pregunta general se estableció el objetivo de este proyecto, el cual fue

proponer una arquitectura de la configuración interna de la probadora que permita

minimizar las fallas en las mediciones de tipo EVM.

A partir de nuestro objetivo general se plantearon objetivos específicos, para los cuales

se definió una metodología dividida en 3 fases, basada en la cual se desarrolló este

proyecto y se generaron resultados, todo esto con el fin de ir cumpliendo cada uno de

los objetivos planteados y lograr el objetivo del proyecto.

En la primera fase se buscó definir cuáles son los componentes de la arquitectura

interna de la probadora que tienen relación con las mediciones de EVM.

Este objetivo se realizó en base a la primera fase planteada en la Metodología explicada

en Capitulo 3. En esta fase se usó el manual del proveedor de probadora para identificar

los componentes que tienen relación con mediciones EVM.

Por medio del manual otorgado por el proveedor de probadora se puso conocer la

composición de la arquitectura de probadora, esta arquitectura se divide en 2, en la

externa y en la interna.

45

Este proyecto se enfocó en la arquitectura interna de la probadora, y por medio del

manual de proveedor, se identificaron los componentes que tienen relación con las

mediciones de EVM, estos componentes son los generadores de señal, las tarjetas

moduladoras y el elemento de interconexión. Para más detalles, vea Capitulo 4 de este

Proyecto.

En la segunda fase se buscó proponer cambios en las características de los

elementos de interconexión que utilizan los componentes en relación con la

medición de EVM.

Este objetivo se realizó en base a la segunda fase planteada en la Metodología explicada

en Capitulo 3. En esta fase se identificaron las características que componen al elemento

de interconexión que unen a los generadores de señales con las tarjetas moduladoras,

esto con la ayuda del manual del proveedor, se realizó un análisis de propuesta que se

definió en cambios de las características en el elemento de interconexión.

Definidos los cambios, se realizó la instalación del elemento de interconexión propuesto

a la probadora. Para más detalles, vea Capitulo 4 de este Proyecto.

En la tercera fase se buscó Evaluar el desempeño de las mediciones de EVM con

los cambios propuestos.

Este objetivo se realizó con base a la tercera fase planteada en la Metodología explicada

en Capitulo 3. En esta fase se realizó la experimentación y la evaluación con 3 muestras

de dispositivos de la familia 857xx, una con la configuración original y otra con los

cambios realizados en las características del elemento de interconexión propuesto.

46

Una vez obtenido los datos de las pruebas de las muestras de dispositivos de la familia

857xx, se realiza la comparación de datos, esto con la finalidad de obtener los

indicadores del desempeño de las pruebas relacionadas con mediciones EVM.

Para más detalles, vea Capitulo 4 de este proyecto.

En resumen el cambio del elemento de interconexión en la configuración interna de la

probadora se completó exitosamente, logrando una reducción o recuperación promedio

del 45.25% de las fallas relacionadas con mediciones EVM.

Sobre la base de los resultados de la evaluación y comparación de datos obtenidos

mediante las pruebas de muestras de dispositivos de la familia 857xx, se pueden estimar

las ganancias que pueden ser recuperadas largo plazo en Skyworks Mexicali.

En la Figura 37 se presenta comparativa de perdida monetaria entre la perdida de los

meses Julio, Agosto y Septiembre de año 2018 planteado en Capitulo 1 contra la perdida

que se hubiese presentado de tener los cambios del elemento de interconexión

propuesto durante esos mismos meses.

Perdida sin Cambio (Dólares)

Perdida con Cambio (Dólares)

$14,210.00 $7,779.98

Figura 37. Comparativa de pérdida monetaria de los meses Julio, Agosto y Septiembre de año 2018.


La Figura 38 muestra una estimación monetaria aproximada de inversión para este

proyecto considerando la cantidad de 22 equipos actuales que se encuentran realizando

prueba a los dispositivos de la familia 857xx.

Equipos probando producto 857XX inversion por Equipo

(Dólares) Total de Inversión (Dólares)

22 100 $ 2,200.00

47

Figura 38. Estimación monetaria aproximada de inversión para el proyecto propuesto.


El objetivo de este proyecto el cual era Proponer una arquitectura de la configuración

interna de la probadora que permita minimizar las fallas en las mediciones de tipo EVM

se cumplió exitosamente.

Finalmente se puede concluir que el elemento de interconexión que une a los

componentes que tienen relación con mediciones de EVM tiene influencia durante el

proceso de prueba del dispositivo de la familia 857xx, por lo que la hipótesis planteada

en este proyecto se cumple satisfactoriamente.

Recomendaciones

Las recomendaciones que se pueden aportar durante el proceso de realización

de este proyecto, es la de tener en cuenta que se pueden realizar diversos cambios en

los elementos de la configuración interna de una probadora para la mejora de mediciones

de EVM, siempre y cuando las características del elemento o componente a cambiar

puedan ser validadas y sean compatibles o cumplan con las especificaciones de

medición.

Las implicación de este proyecto es la de llevar acabo la calibración de la probadora una

vez que se cambie el elemento interconector, específicamente la etapa de corriente

continua a las tarjetas moduladoras, con el fin de adecuar los nuevos cambios del

elemento de interconexión y garantizar la fidelidad de los resultados de las pruebas del

dispositivo.

Limitaciones

El tiempo de prueba para los productos de la familia 857XX está limitado por la cantidad

de piezas requeridas por el cliente.

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Esta propuesta fue probada con un sistema que realiza mediciones a dispositivos de la

familia 857xx, se desconoce el desempeño que se tendrá con otras familias de

productos.

Los resultados de este proyecto son fundamentales para futuras investigaciones que se

enfoquen a fallas derivadas por mediciones de EVM en dispositivos semiconductores.

Los cambios a estos elementos no son lo suficiente para erradicar el problema de raíz,

dando pie a que este proyecto atribuya de conocimiento previo a futuras investigaciones

que estén enfocadas a la reducción de fallas de EVM.

Los conocimientos obtenidos en este proyecto proporcionaran una visión más clara de

aquellos componentes de la arquitectura interna de la probadora que tienen relación con

mediciones de EVM, dando paso a nuevas propuestas hacia la arquitectura interna de

la probadora que permitan reducir las fallas derivadas de mediciones EVM.

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